JavaArrayList线程不安全的坑

Posted 2023-02-25 maerpao

问题复现：

使用Java的steam().paralleStream(),foreach()方法向ArrayList添加数据，导致ArrayList中出现空值，代码如下：

    public static void main(String[] args) 
        List<Integer> a = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) 
            a.add(i);
        
        List<String> a1 = new ArrayList<>();
        a.parallelStream().forEach(x -> 
            a1.add(String.valueOf(x));
        );
        System.out.println(a1);
    

输出结果：

[12, 6, 14, 5, 13, 8, 11, 9, 10, 7, 2, 17, 1, 4, 0, null, 19, 18, 16, 15]

如上，会出现null值

问题分析：

ArrayList通过size变量来控制当前数组元素的指针，代码：

    private void add(E e, Object[] elementData, int s) 
        if (s == elementData.length) 
            elementData = this.grow();
        

        elementData[s] = e;
        this.size = s + 1;
    

    public boolean add(E e) 
        ++this.modCount;
        this.add(e, this.elementData, this.size);
        return true;
    

如果此时出现多线程操作，例如Thread1获取到size=3，对数组的第三个元素进行赋值，此时Thread2获取到的size也等于3，也对数组第三个元素进行赋值，此时Thread1和Thread2都操作的第三个元素，然后此时Thread1进行size+1操作，Thread2进行加size+1操作，当前size值为5，但是实际数组中只有4个元素，有一个为null，因为Thread2本来应该对数组第4个元素赋值，因为线程不安全导致拿到的size值为3

解决方式：

1.使用Vector，所有方法用synchronized修饰，数组结构

2.Collections.sychronizedList(list)的方式获取一个list的代理，不限于ArrayList，可以实现任意list子类的同步，对大部分操作代码块进行加锁，例如：add，set，get，foreach等，不过迭代器操作未加锁，依旧是线程不安全的

3.使用Java集合的stream().map().collect(Collectors.toList())方法，利用Fork/Join的分治，每个线程会创建一个独立list进行操作，最后合并

4.CopyOnWriteArrayList，写操作单独创建一个list，读操作不加锁，适合读操作较多的场景